Astronomieteam findet Hinweise auf galaktische Mineralien, die in Staub gehüllt sind

Das SOFIA Airborne Observatory der NASA ermöglichte es einem Team von Astronomen unter der Leitung der UCI, Infrarotemissionen von fünf nahe gelegenen Galaxien zu untersuchen. Die Forscher fanden im intergalaktischen Medium mehr Metall als erwartet, ein Ergebnis, das ohne die Fähigkeit, Infrarotstrahlung durch den dicken galaktischen Staub zu sehen, nur schwer zu erreichen gewesen wäre. Bildnachweis: Jim Ross/NASA

Ein umfassendes Verständnis der galaktischen Entwicklung hängt zum Teil von der genauen Messung der Häufigkeit von Mineralien im intergalaktischen Medium – dem Raum zwischen den Sternen – ab, aber Staub kann Beobachtungen bei optischen Wellenlängen behindern. Ein internationales Team von Astronomen der University of California, Irvine, der University of Oxford in England und anderen Institutionen hat durch die Analyse von Infrarotdaten, die während einer mehrjährigen Expedition gesammelt wurden, Hinweise auf schwerere Elemente in lokalen Galaxien entdeckt – die in früheren Studien als unzureichend befunden wurden . . .

Für eine kürzlich erschienene Forschungsarbeit in Das Wesen der Astronomie Die Forscher untersuchten fünf schwache Galaxien mit sichtbaren Wellenlängen, die im Infraroten jedoch Billionen Mal heller als die Sonne sind. Wechselwirkungen zwischen diesen Galaxien und benachbarten Sternensystemen bewirken, dass sich Gas verschiebt und kollabiert, wodurch die Bedingungen für eine erstaunliche Sternentstehung geschaffen werden.

„Durch die Untersuchung des Gasgehalts dieser Galaxien mit optischen Instrumenten waren Astronomen davon überzeugt, dass sie im Vergleich zu anderen Galaxien mit ähnlicher Masse deutlich metallarm waren“, sagte Hauptautorin Nima Chartab, Postdoktorandin in Physik und Astronomie am UCI. „Aber als wir die Emissionslinien dieser staubigen Galaxien bei Infrarotwellenlängen beobachteten, hatten wir eine klare Sicht auf sie und konnten keinen nennenswerten Mangel an Mineralien feststellen.“

Um die Häufigkeit von Metallen in der Gasphase im intergalaktischen Medium zu bestimmen, suchten Astronomen nach Daten über die Verhältnisse von Proxies, Sauerstoff und Stickstoff, da die Infrarotemissionen dieser Elemente weniger durch galaktischen Staub verdeckt werden.

„Wir suchen nach Beweisen für Baryonenrotation, wenn Sterne Elemente wie Wasserstoff und Helium verarbeiten, um Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff zu produzieren“, sagte Asanta Korai, UCLA-Professor für Physik und Astronomie, UCLA-Professor für Physik und Astronomie. „Sterne verwandeln sich schließlich in Supernovae und explodieren und dann verwandelt sich all das Gas an den Enden der Sterne in Wolken, die herumgeschleudert werden. Das Material in ihnen ist lose und verstreut, aber schließlich durch die Gravitationsstörungen, die durch andere sich bewegende Sterne verursacht werden, das Gas beginnt zu verklumpen und zu kollabieren, was zur Bildung neuer Sterne führt.

Die Beobachtung dieses Prozesses bei infraroten Wellenlängen ist eine Herausforderung für Astronomen, da Wasserdampf in der Erdatmosphäre Strahlung in diesem Teil des elektromagnetischen Spektrums blockiert und Messungen sogar von bodengestützten Teleskopen in großer Höhe – wie denen am Keck-Observatorium auf Hawaii – durchführt. unzureichend. .

Ein Teil des vom Team verwendeten Datensatzes stammte vom inzwischen stillgelegten Herschel-Weltraumteleskop, aber Herschel war nicht mit einem Spektrometer ausgestattet, das in der Lage war, die genaue Emissionslinie abzulesen, die das UCI-geführte Team untersuchen müsste. Die Lösung, die die Forscher fanden, bestand darin, am Stratosphere Observatory for Infrared Astronomy, einer Boeing 747 der NASA, die mit einem 2,5-Meter-Teleskop ausgestattet war, in den Himmel zu fliegen – mehr als 45.000 Fuß über dem Meeresspiegel.

„Wir haben fast drei Jahre gebraucht, um alle Daten mit dem SOFIA-Observatorium der NASA zu sammeln, weil diese Flüge nicht die ganze Nacht dauern; sie finden innerhalb von 45 Minuten der Beobachtungszeit statt, sodass die Studie viel Flugplanung und -koordination erforderte“, sagte Koray sagte.

Durch die Analyse der Infrarotemissionen konnten die Forscher die Mineralien in den ultrahellen Infrarotgalaxien des Ziels mit weniger staubigen Galaxien mit ähnlicher Masse und Sternentstehungsrate vergleichen. Shartap erklärte, dass diese neuen Daten zeigen, dass ultrahelle Infrarotgalaxien mit der grundlegenden Mineralbeziehung übereinstimmen, die durch Sternmasse, Mineralhäufigkeit und Sternentstehungsrate bestimmt wird.

Die neuen Daten zeigen weiter, dass der Mangel an Mineralien, die von den optischen Emissionslinien stammen, laut dem Papier wahrscheinlich auf „die Verdunkelung durch schweren Staub im Zusammenhang mit dem Starburst“ zurückzuführen ist.

„Diese Studie ist ein Beispiel, bei dem es für uns wichtig war, die Infrarotwellenlänge zu verwenden, um ein vollständiges Verständnis dafür zu bekommen, was in einigen dieser Galaxien vor sich geht“, sagte Koray. „Als optische Beobachtungen zum ersten Mal herauskamen, dass diese Galaxien metallarm waren, gingen Theoretiker hin und schrieben Forschungsarbeiten, es gab viele Simulationen, die versuchten zu erklären, was vor sich ging. Die Leute dachten: ‚Vielleicht sind sie wirklich metallarme Galaxien‘“, aber Wir haben festgestellt, dass es nicht so ist. Ich denke, es ist wirklich entscheidend, einen vollständigen Überblick über das Universum über das gesamte elektromagnetische Spektrum zu erhalten.


Ferninfrarotemission von Galaxien mit supermassiven aktiven Schwarzen Löchern


Mehr Informationen:
Nima Chartap et al., Die niedrigen Gasphasenmetalloide von ultrahellen Infrarotgalaxien durch Staubblockierung, natürliche Astronomie (2022). DOI: 10.1038 / s41550-022-01679-y

Bereitgestellt von der University of California, Irvine

das Zitat: Astronomieteam findet Beweise für galaktische Metalle, die in Staub gehüllt sind (1. Juni 2022), abgerufen am 2. Juni 2022 von https://phys.org/news/2022-06-astronomy-team-evidence-galactic-metal.html

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